一种在美国诞生的、定义计算机处理器工作方式的架构可能成为中国科技公司发展芯片的跳板,这些公司购买美国半导体产品面临着美国越来越多的限制。

RISC-V技术提供一种开放性的简易方式来运行个人电脑、智能手机和服务器的处理器。它成为最新的竞争对手,挑战英特尔公司(Intel Corp., INTC)和Arm Holdings Ltd. (ARM)长期占主导地位的两种专有架构;Arm是一家英国公司,被美国图形芯片制造商英伟达公司(Nvidia Inc., NVDA)在去年9月份同意以400亿美元收购。

该标准在全球范围激发了广泛的兴趣,早期用户包括中国在线零售和科技巨头阿里巴巴集团控股有限公司(Alibaba Group Holding Limited, 9988.HK, BABA, 简称:阿里巴巴),该公司开发了一些业内人士认为性能最高的RISC-V芯片。阿里巴巴称,该公司正在其数据中心使用该芯片进行人工智能计算,并在销售该芯片的一些版本。

业内高管和分析师表示,RISC-V(发音为 risk five)的广泛采用有望为中国加快结束对西方芯片技术依赖的行动打开大门,将威胁到Arm的许可收入,并可能帮助现有芯片制造商的新竞争对手崛起。

行业咨询分析公司International Business Strategies Inc.首席执行官Handel Jones称:“中国想要拥有自己的芯片架构,同时还是无需支付许可费的芯片架构。所以我们观察到RISC-V技术在华发展强劲。”

像RISC-V这样的芯片架构提供了一种语言,用于将软件指令翻译成处理器执行发送电邮、玩游戏等任务所需要的计算指令。这些基础指令在很大程度上是由英特尔和Arm定义的,英特尔基于x86的芯片在个人计算机和服务器上占据主导地位;而Arm公司则授权苹果公司(Apple Inc., AAPL)等公司使用其架构,并允许这些使用者修改代码,通过这种方式Arm主导了智能手机和其他移动设备领域。

RISC-V是开源性芯片架构,这意味着其技术细节是公开的,修改也是公开的。该技术在性能上仍远远落后于英特尔和Arm公司目前提供的芯片;阿里巴巴称其芯片水平相当于几年前的手机处理器。但该标准的支持者(其中包括美国知名研究人员和大公司)则希望其对硬件领域起到的作用能像相关开源运动对软件的作用那样,将权力从现有巨头手中转移出来,让对现代计算能力的探索更加民主化。

RISC-V架构背后的先驱之一David Patterson称,这个愿景激励着人们继续前进,因为他们认为这是一项长期考量。虽然这项技术可能不如替代品那样成熟,但他称,该技术发展前景无限。

RISC-V的工作起源于加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley),可以追溯到大约10年前,但英伟达今年具有里程碑意义的收购以及中美之间的技术较量正在激发新的兴趣。

该架构的采用速度已在加快。RISC-V International是推广该架构的一个团体,其首席执行官Calista Redmond表示,该团体的成员数量去年攀升了64%,达到750多个。Redmond表示:“它正在从(研发)部门向外转变,我们要造一些真正的东西,看看性能如何。”

对中国来说,这项技术提供了一个框架,可以帮助中国免受美国出口限制。华盛顿在2019年将中国电信设备巨头华为技术有限公司(Huawei Technologies Co.)列入出口黑名单,并试图限制其他大型中国芯片公司,包括芯片制造巨头中芯国际集成电路制造有限公司(Semiconductor Manufacturing International Co., SMICY, 0981.HK, 688981.SH 简称﹕中芯国际),后者在去年12月被列入出口黑名单。在华为被美国列入黑名单后,Arm暂时停止了与华为的合作,这进一步引发了中国的担忧。

光靠RISC-V并不能解决中国芯片对外国供应商的依赖。中国仍然依赖其他外国技术,包括关键的芯片设计软件和制造工具。

一些美国官员对中国采纳这一标准持警惕态度。RISC-V的开发从五角大楼研究部门国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency, 简称:DARPA)获得了一定的支持,最初是作为一种供学术界从事项目工作的工具,无需为专有系统支付专利费。随着美国对中国技术实力的担忧日益加剧,一些官员担心中国获得包括RISC-V在内的开源项目的成果会给该国带来优势。

DARPA负责半导体项目的项目经理Serge Leef表示:“是不是说我在这些技术上助了中国一臂之力,因为他们现在可以节省20年的工程时间,并在一夜之间赶上西方技术?并非没有可能。”

RISC-V的支持者表示,中国的采用率已经很高,同时该架构也正在欧洲和美国迅速渗透,其背后的基金会成员大致在北美、亚太和欧洲地区平均分布。

监督RISC-V的全球机构去年从美国迁至瑞士。Patterson是北京清华大学一个以RISC-V为重点的实验室负责人,他说,此举意在解决成员们担心其工作可能被美国出口限制影响的问题,但这并不是对中美贸易争端的直接回应。

上海的芯片工程师郭雄飞(Alex Guo)是RISC-V基金会一个地区工作组的联席主席,他说,中国各地方政府之间争夺科技领导地位的竞争推动了RISC-V的发展。郭雄飞称,推动力量还包括Arm许可证费用,以及RISC-V更容易配置这一事实,因为它是开源的。

Arm对此不予置评。

英伟达收购Arm的计划引起了业界高管的担忧,他们担心英伟达可能会提高Arm技术的授权成本,或者出于竞争原因干涉Arm与其他公司的关系。英伟达已经表示不会这么做,但竞争对手则将RISC-V视为一种保险。

移动芯片巨头高通公司(Qualcomm Inc., QCOM)和韩国的三星电子(Samsung Electronics Co., 005930.SE)已将RISC-V纳入部分智能手机旗舰芯片。到目前为止,RISC-V现有的商业应用中,很大一部分仅限于微控制器;微控制器嵌入到功能更强大的系统中来执行特定领域的任务,比如从键盘获得的路由数据。

RISC-V标准监督团体的董事会成员、数据存储巨头Western Digital Corp.的高级主管Zvonimir Bandic说:“我们正在把目光放得更远一点。” Western Digital正在处理进出其驱动器的数据的芯片中使用RISC-V。该公司的目标是在五年左右的时间里让高端计算机使用该标准。